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ELECTRICIDAD
TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I
CONCEPTO DE ENERGÍA ELECTRICA La materia está formada por átomos y los átomos por partícula subatómicas.
El núcleo está formado a su vez por protones, con masa y carga eléctrica positiva y
por neutrones con masa pero sin carga eléctrica.
Externamente por electrones con carga eléctrica negativa y una masa muy pequeña.
El estado normal de los átomos es carga neutra, es decir el mismo número de
protones que de electrones.
Cuando el átomo pierde un electrón, se convierte en un ion positivo o catión, con
carga eléctrica positiva.
Cuando gana un electrón, se convierte en un ion negativo o anión, con carga
eléctrica negativa.
Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación
de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se
mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de
suministro de fuerza electromotriz (FEM).
MAGNITUDES ELÉCTRICAS
VOLTAJE , TENSIÓN O DIFERENCIA DE POTENCIAL (ddp): la energía
necesaria para transportar la unidad de carga (culombio) desde un punto a otro
del circuito. Lo podríamos comparar con la presión de agua que circula por una
tubería.
Tanto el voltaje como la fuerza electromotriz se mide en voltios (V) o también en
kilovolltios (KV) o milivoltios (mV).
INTENSIDAD DE CORRIENTE: Es la cantidad de electrones que circulan por un
punto de un circuito en la unidad de tiempo (segundo)
La unidad de carga eléctrica es el culombio, es decir 6,24 1018 electrones.
I = Q/t I = intensidad en amperios. Q = carga en culombios. t = tiempo en s
Se utilizan los submúltiplos del amperio como:
el miliamperio mA (la milésima parte del amperio y el microamperio µA (la
millonésima parte del amperio).
MAGNITUDES ELÉCTRICAS
RESISTENCIA ELÉCTRICA: es la oposición que ofrece un cuerpo al paso
de la corriente eléctrica es decir a los electrones.
La resistencia eléctrica se expresa en ohmios (Ω). Dicha resistencia
depende del tipo de material (ρ) de la longitud del cable (m) y de la
sección S (mm2).
R= ρ L/S Además del Ohmio se emplea el Kiloohmio (K Ω) y el Megaohmio (M Ω)
Los materiales atendiendo a su conductividad eléctrica se pueden
clasificar en:
Aislantes: se oponen al paso de los electrones, en menor o mayor
grado.
Conductores: dejan pasar la corriente en mayor o menor grado.
Superconductores: sin apenas resistencia al paso de los electrones.
Semiconductores: solo dejan pasar los electrones cuando se dan unas
condiciones determinadas (como un voltaje mínimo).
La LEY DE OHM desde el punto de vista matemático, se puede
representar por medio de la siguiente fórmula:
I = V/R
ENERGÍA ELÉCTRICA CONSUMIDA POR UN RECEPTOR: es el producto
de la carga que lo atraviesa multiplicado por el voltaje que
hay entre sus bornes.
E = Q V (julio = culombio voltio)
Como I = Q/t E = Q V = I t V Como V = R I
E = I t R I = I2 R t = V2 t/R
POTENCIA CONSUMIDA POR UN RECEPTOR : es la cantidad de
energía consumida en un determinado tiempo.
P = E/t = I V t /t = V I
EFECTO JOULE
Cuando una corriente eléctrica traviesa un cable
conductor, parte de su energía se transforma en calor.
La cantidad de calor emitido dependerá de la
resistencia que ofrezca el cable al paso de los
electrones (intensidad de corriente eléctrica al
cuadrado) y del tiempo que dure.
A la transformación de la corriente eléctrica en calor se
le denomina efecto Joule.
E = I2 R t
Amperios, ohmios, segundos y julios
ELEMENTOS DE UN CIRCUITO
GENERADORES DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Son aquellas máquinas que transforman cualquier tipo de
energía en electricidad.
El circuito interno de los generadores ofrece una cierta
resistencia al paso de los electrones, y se le denomina
resistencia interna (ri).
fme (fuerza electromotriz) > ddp (diferencia de potencial, voltaje o tensión)
En esta resistencia parte de la energía eléctrica se
transforma en calor por el efecto Joule.
E = I2 ri t Este valor es muy pequeño y en muchos casos se suele
despreciar (ri = 0)
Cuando se desprecian estas pérdidas el valor de la fem del
generador es igual a la diferencia de potencial (ddp) de los
bornes. fem = ddp
Dependiendo del tipo de energía obtenida, existen dos
tipos de generadores
TIPOS DE GENERADORES DE CORRIENTE ELÉCTRICA
DE CORRIENTE CONTINUA (CC).
Se caracterizan porque la intensidad de corriente que generan siempre va en el mismo sentido.
Los más importantes son:
Generador de CC o dinamo: Movimiento muy rápido de un bobinado de cobre
dentro de un campo magnético.
Placas fotovoltaicas: incidencia de fotones sobre ciertos semiconductores (silicio)
Pilas de hidrógeno o pilas de combustible: reacción química del hidrogeno liquido
con el oxígeno.
Mediante frotación: al frotar una barra de ámbar con un trozo de lana, uno de
ellos roba electrones al otro, quedando ambos cargados eléctricamente.
DE CORRIENTE ALTERNA (CA).
Se caracterizan porque los electrones se mueven a lo largo del conductor en un
sentido y en instante siguiente hacia el otro. La polaridad del generador está
cambiando constantemente, pasando de un valor positivo a otro negativo y
viceversa.
Alternadores: un bobinado de cables dentro de un campo magnético variable.
ACOPLAMIENTO DE GENERADORES DE CC
G G G
G G G
G G G
EN SERIE: El polo positivo de un
generador se conecta al negativo
del siguiente
La fuerza electromotriz total del
agrupamiento de generadores es la
suma de la fem de cada uno de
ellos
Si alguno está al revés, se resta
V = V1 + V2 + V3
EN PARALELO: Todos los
polos positivos se conectan
entre si y los negativos entre si
Solamente se pueden agrupar
generadores con la misma fem
El voltaje del conjunto es igual
al voltaje de uno de ellos y la
intensidad el producto de una
de las intensidades por el
numero de ellos.
V = V1 = V2 = V3
G
G
G
MIXTO: la fuerza electromotriz
de cada una de las series debe
ser igual al resto.
Su valor será igual al que
proporcione una cualquiera de
las series
V = V1 + V2 + V3, I = IA + IB
+ + + - - -
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
ACUMULADORES DE CORRIENTE ELÉCTRICA
Los acumuladores de energía eléctrica son dispositivos que
utilizamos para almacenar energía eléctrica.
Los más importantes son:
• Pilas y baterías. Acumulan energía, pero no eléctrica,
sino química. Al descargarse se vuelve a transformar en
eléctrica. Su rendimiento supera el 90%.
Su carga y su descarga puede ser completa o incompleta.
• Condensadores. Se cargan de energía eléctrica en
forma de campo electroestático y
su descarga es completa.
La capacidad de un condensador se mide en faradios (F)
milifaradios (mF), microfaradios (µF), nanofaradios (nF) o
picofaradios (pF). Aumentan disminuyen de mil en mil.
+ -
ASOCIACIÓN DE PILAS Y BATERÍAS
EN SERIE:
Vt = V1 + V2 + V3
It = I1 = I2 = I3
Rt = R1 + R2 + R3
EN PARALELO:
Vt = V1 = V2 = V3
It = I1 + I2 + I3
1
Rt = -------------------------
1/R1 + 1/R2 + 1/R3
MIXTO:
Va = V1 + V2 + V3
Vb = V4 + V5 + V6
Vt = Va = Vb
It = Ia + Ib
Ra = R1 + R2 + R3
Rb = R4 + R5 + R6
1
Rt = ------------------------
1/Ra + 1/Rb
It
V1
V2
V3
V1
V2
V3
V1
V2
V3
V4
V5
V6
Ia Ib
-
- +
+ +
+
+
-
-
-
-
-
- -
-
- -
+
+
+
+ +
+ +
ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA INTERRUPTORES
ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA PULSADORES
Pulsador normalmente
abierto NA
Pulsador normalmente
cerrado NC
ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA CONMUTADORES
M
Conmutador de dos
posiciones o de hotel
Conmutador de cruce
ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA CONMUTADORES
Conmutador de múltiples
posiciones (cuatro)
ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN ELECTRICA
El contador
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE CIRCUITOS
El fusible
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE CIRCUITOS
El interruptor de control de potencia ICP
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE CIRCUITOS
Interruptor magnetotérmico (automático)
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE CIRCUITOS
Interruptor diferencial
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE CIRCUITOS
El cuadro general de distribución
Toma de tierra
RECEPTORES
(Resistencias)
En general se dice que ofrece resistencia cualquier cosa que se
oponga al flujo de corriente en un circuito. La resistencia la medimos
en ohmios.
Las resistencias electrónicas son unos elementos muy empleados
en cualquier circuito. Según el material empleado en su construcción se
oponen más o menos al paso de la corriente eléctrica, o sea tienen
diferente resistencia. Estos elementos se fabrican con unos valores de
resistencia que cubren, desde unos pocos, hasta millones de ohmios.
Según el tipo de dificultad que oponen al paso de la corriente las
resistencias se pueden clasificar en fijas, variables y dependientes.
Las resistencias fijas tienen un valor constante, dentro de unos
márgenes de tolerancia. Para identificar el valor de la resistencia se
recurre a unos códigos de colores. La mayoría de las resistencias
tienen impresas sobre la cápsula de protección cuatro bandas o franjas
de colores. Las tres primeras nos dan su valor óhmico y la cuarta la
tolerancia de este valor.
RECEPTORES
(Resistencias)
Dentro de las resistencias fijas y según la forma de fabricarse,
distinguimos las resistencias aglomeradas, las de película de carbón,
las de película metálica y las bobinadas.
En actualidad las más utilizadas son las de película de carbón
debido a su gran estabilidad térmica.
Simbología
RECEPTORES
(Resistencias)
Las resistencias variables tienen
la posibilidad de poderse regular dentro
de unos márgenes previstos. También
se les denomina potenciómetros
o reostatos y pueden ser de película de
carbón o bobinadas.
Las resistencias dependientes están formadas
por materiales semiconductores cuyo valor
óhmico varia en función de diferentes
características, como la luz (LDR),
la temperatura (NTC y PTC))
y la tensión (VDR).
ASOCIACIÓN DE RECEPTORES
En serie
ASOCIACIÓN DE RECEPTORES
En paralelo
ASOCIACIÓN DE RECEPTORES
Mixto